(57)【要約】【課題】追尾サーボとトラッキングサーボをともに正確に行って高品質なホログラム記録を行う。【解決手段】サーボパターンが形成されたサーボ面１０２を有する基板１０１と、基板１０１のサーボ面１０２側に積層され、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、情報をホログラムとして記録可能なホログラム記録媒体層１０４と、サーボ面１０２のトラック方向に形成され、サーボパターンとしてサーボ面１０２のトラック方向に形成され、照射光をディスクの回転に追尾させるために照射光が照射される追尾用のピット列２０３と、サーボ面１０２のトラック方向に形成され、アドレス情報およびクロック情報を含むアドレス用のピット列２０４とを備え、追尾用のピット列２０３のトラックとアドレス用のピット列２０４のトラックはディスク径方向に並列配置されている。【選択図】        図２
2007265529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体であって、
サーボパターンが形成されたサーボ面を有する基板と、
前記基板の前記サーボ面側に積層され、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、
前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記情報記録層に前記情報を記録する光情報記録装置から出射される照射光を前記情報記録層の目標位置に位置決めするためのアドレス情報およびクロック情報が記録されたアドレスサーボ領域と、
前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記照射光を前記光情報記録媒体の回転に追尾させるために前記照射光が照射される追尾サーボ領域と、を備え、
前記アドレスサーボ領域と前記追尾サーボ領域は、前記光情報記録媒体の径方向に並列配置されていることを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記追尾サーボ領域には、前記情報のシフト多重記録時のシフト距離の間隔で配された複数の追尾用ピットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
前記追尾サーボ領域と前記アドレスサーボ領域は、前記光情報記録媒体の径方向に、前記情報のシフト多重記録時のシフト距離と同一距離の範囲内で並列配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記アドレスサーボ領域は、前記アドレス情報および前記クロック情報が記録された複数のアドレス用ピットを有することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
前記サーボ面上に積層された透明なギャップ層を更に備え、
前記情報記録層は、前記ギャップ層の上に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
光情報記録媒体を回転させるためのモータと、
照射光を出射する光源と、
前記光源から出射された照射光から、情報を担持する情報光と参照光とを含む記録用照射光と、サーボ用照射光である第１の回折光と、前記サーボ用照射光である第２の回折光を生成する生成部と、
サーボパターンが形成されたサーボ面を有する基板と、前記基板の前記サーボ面側に積層され、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記情報記録層に照射光を前記情報記録層の目標位置に位置決めするためのアドレス情報およびクロック情報が記録されたアドレスサーボ領域と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記照射光を前記光情報記録媒体の回転に追尾させるために前記照射光が照射される追尾サーボ領域と、を備えた光情報記録媒体であって、前記アドレスサーボ領域と前記追尾サーボ領域は、前記光情報記録媒体の径方向に並列配置された前記光情報記録媒体に、前記情報光と前記参照光とを集光させるとともに、前記第1の回折光を前記追尾サーボ領域に集光させ、前記第２の回折光を前記アドレスサーボ領域に集光させる集光部と、
前記第１の回折光の前記追尾サーボ領域からの反射光である第１の反射光と、前記第２の回折光の前記トラッキングサーボ領域からの反射光である第２の反射光とを検出するサーボ用光検出器と、
前記集光部を移動して、前記第１の回折光と前記第２の回折光の前記光情報記録媒体への照射位置を移動させる照射位置移動部と、
前記サーボ用光検出器によって検出された前記第１の反射光に基づいて、前記光情報記録媒体の回転に追従して前記第１の回折光、前記第２の回折光および記録用照射光の照射位置を移動させて前記光情報記録媒体の回転と前記照射位置の移動の相対速度が略０になるように前記照射位置移動部を制御する追尾サーボを実行し、前記追尾サーボの実行中に、前記情報を記録する追尾制御部と、
を備えたことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項７】
前記生成部は、
前記光源から出射された照射光を、前記記録用照射光と前記サーボ用照射光に分割する分割部と、
前記記録用照射光を、情報を担持する情報光と参照光に変換する空間光変調部と、
前記サーボ用照射光を、少なくとも第１の回折光と第２の回折光に回折する回折部と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の光情報記録装置。
【請求項８】
前記回折部は、前記サーボ用照射光を、０次光と前記第１の回折光と前記第２の回折光に回折し、格子の溝深さが前記０次光の回折効率が最小となる深さに形成されている回折格子であることを特徴とする請求項７に記載の光情報記録装置。
【請求項９】
前記生成部は、
前記光源から出射された照射光を、情報を担持する情報光と参照光に変換する空間光変調部と、
前記光源から出射された照射光を、少なくとも前記記録用照射光と前記第１の回折光と前記第２の回折光とに回折する回折部と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の光情報記録装置。
【請求項１０】
前記追尾制御部は、前記サーボ用光検出器によって、前記追尾サーボ領域に前記情報のシフト多重記録時のシフト距離の間隔で配された複数の追尾用ピットの端部からの前記第１の反射光を検出した時に前記追尾サーボを実行することを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載の光情報記録装置。
【請求項１１】
前記追尾制御部は、前記サーボ用光検出器により検出された前記第1の反射光を変換した電気信号の交流成分である追尾信号が略０になった場合に、前記追尾用ピットの端部からの前記第１の反射光を検出したと判断し、前記追尾信号が略０になるように前記追尾サーボを実行することを特徴とすることを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録装置。
【請求項１２】
前記アドレスサーボ領域からの前記第２の反射光に基づいて、目標位置の前記アドレス情報を読み取って位置決め制御を行うとともに、トラッキングサーボを行うトラッキング制御部、
を更に備えたことを特徴とする請求項６に記載の光情報記録装置。
【請求項１３】
前記トラッキング制御部は、前記追尾制御部による前記追尾サーボの実行中の期間と前記追尾サーボを実行していない期間とで、トラッキングサーボの方式を切り換えることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録装置。
【請求項１４】
前記トラッキング制御部は、前記追尾制御部による前記追尾サーボの実行中の期間では、前記追尾サーボ領域からの前記第１の反射光に基づいてトラッキングサーボを行い、前記追尾サーボを実行していない期間では、前記アドレスサーボ領域からの前記第２の反射光に基づいてトラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録装置。
【請求項１５】
前記サーボ用光検出器は、前記第１の反射光を受光する複数面に分割された第１の受光部と、前記第２の反射光を受光する複数面に分割された第２の受光部とを備え、
前記トラッキング制御部は、前記追尾制御部による前記追尾サーボの実行中の期間では、前記第１の受光部で複数に分割されて受光した前記第１の反射光の強度によりトラッキングサーボを行い、前記追尾サーボを実行していない期間では、前記第２の受光部で複数に分割されて受光した前記第２の反射光から変換された信号により位相差法によるトラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項１４に記載の光情報記録装置。
【請求項１６】
前記第１の受光部は、４分割された受光面を有し、
前記トラッキング制御部は、前記追尾制御部による前記追尾サーボの実行中の期間では、前記第１の受光部で４分割された受光面の中で対角する面で受光した前記第１の反射光の強度を示す２つの対角和信号の差動演算信号によりトラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項１５に記載の光情報記録装置。
【請求項１７】
前記第２の受光部は、４分割された受光面を有し、
前記トラッキング制御部は、前記追尾サーボを実行していない期間では、前記第２の受光部で４分割された受光面の中で対角する面で受光した前記第２の反射光から変換された信号の２つの対角和信号により位相差法によるトラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項１６に記載の光情報記録装置。
【請求項１８】
前記第１の受光部は、４分割された受光面を有し、
前記トラッキング制御部は、前記追尾制御部による前記追尾サーボの実行中の期間では、前記第１の受光部で４分割された受光面の中で隣接する面で受光した前記第１の反射光の強度を示す２つの信号の差動演算信号によりトラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項１５に記載の光情報記録装置。
【請求項１９】
前記第２の受光部は、４分割された受光面を有し、
前記トラッキング制御部は、前記追尾サーボを実行していない期間では、前記第２の受光部で４分割された受光面の中で隣接する面で受光した前記第２の反射光から変換された２つの信号により位相差法によるトラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項１８に記載の光情報記録装置。
【請求項２０】
光源から照射光を出射する工程と、
前記光源から出射された照射光から、情報を担持する情報光と参照光とを含む記録用照射光と、サーボ用照射光である第１の回折光と、前記サーボ用照射光である第２の回折光を生成する工程と、
サーボパターンが形成されたサーボ面を有する基板と、前記基板の前記サーボ面側に積層され、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、照射光を前記情報記録層の目標位置に位置決めするためのアドレス情報およびクロック情報が記録されたアドレスサーボ領域と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記照射光を前記光情報記録媒体の回転に追尾させるために前記照射光が照射される追尾サーボ領域と、を備えた光情報記録媒体であって、前記アドレスサーボ領域と前記追尾サーボ領域は、前記光情報記録媒体の径方向に並列配置された前記光情報記録媒体に、前記情報光と前記参照光とを集光させるとともに、前記第１の回折光を集光部によって前記追尾サーボ領域に集光させ、前記第２の回折光を前記集光部によって前記アドレスサーボ領域に集光させる工程と、
前記第１の回折光の前記追尾サーボ領域からの反射光である第１の反射光と、前記第２の回折光の前記トラッキングサーボ領域からの反射光である第２の反射光とをサーボ用光検出器によって検出する工程と、
前記集光部を移動して、前記第１の回折光と前記第２の回折光の前記光情報記録媒体への照射位置を移動させる工程と、
前記サーボ用光検出器によって検出された前記第１の反射光に基づいて、前記光情報記録媒体の回転に追従して前記第１の回折光、前記第２の回折光および記録用照射光の照射位置を移動させて前記光情報記録媒体の回転と前記照射位置の移動の相対速度が略０になるように前記照射位置移動部を制御する追尾サーボを実行し、前記追尾サーボの実行中に、前記情報を記録する工程と、
を含むことを特徴とする光情報記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報をホログラムとして記録した光情報記録媒体、このような光情報記録媒体に情報をホログラムとして記録する光情報記録装置および光情報記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィを用いた体積記録型の高密度光ディスク（以下、「ホログラフィック光ディスク」という。）およびホログラフィック光ディスクの記録再生装置の開発が実用化に向けて行われている。ホログラフィック光ディスクの記録方式は、イメージを担持する情報光と記録用の参照光を感光材料中で干渉させることで情報を記録するものであり、液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイス等の空間光変調器によりデジタル符号化された２次元イメージを一括記録する。情報は、情報記録層の厚み方向への記録が可能な３次元記録であり、かつ情報記録層の同一位置または重なり合う位置に、情報を多重記録することができる。このため、ＨＤ  ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ等に代表される平面内に記録する現行の光ディスクの記録方式より格段の大容量化を図ることができる。また、情報の再生は２次元イメージ単位で読み出すことができるため、情報の高い転送速度が可能となるという利点を有している。
【０００３】
ホログラフィック光ディスクの記録再生装置に関しては、従来から種々の技術が開発されている。このような技術の中で、情報光と参照光を同軸上に配置したコリニア・ホログラム記録方式がＨＤ  ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙの光ディスク記録再生装置の後継として脚光を浴びている。
【０００４】
コリニア・ホログラム記録方式の技術は、例えば、下記の非特許文献１、非特許文献２および特許文献１等に開示されている。コリニア・ホログラム記録方式は、記録再生用サーザとして緑色あるいは青紫色レーザ光を空間光変調器で光強度変調して情報光と参照光を生成し、対物レンズで情報光と参照光を光ディスクの情報記録層に集光する。そして、情報記録層中で情報光と参照光とを重ね合わせて干渉縞パターンを生成し、この干渉縞パターンを情報記録層中に固定することにより、情報をホログラムとして記録する方式である。
【０００５】
このコリニア・ホログラム記録方式では、多重記録方式として、ホログラフィック光ディスクを回転駆動させて、即ち、ホログラフィック光ディスクの位置をシフトさせながら記録するシフト多重記録方式を採用している。また、ホログラフィック光ディスクの情報を再生する場合には、再生用の参照光のみを対物レンズで情報記録層に集光させて、情報記録層中の干渉縞パターンからの回折光をＣＭＯＳまたはＣＣＤ固体撮像素子で受光し、受光した２次元イメージを復号化処理することにより行われる。
【０００６】
ホログラフィック光ディスクに対するフォーカシング・サーボおよびトラッキングサーボには、記録再生用レーザ光（緑色あるいは青紫色レーザ光）とは波長の異なる赤色レーザ光を使用し、サーボ方式は、ＨＤ  ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ等の現行の光ディスク記録再生方式と同様に行われる。
【０００７】
このようなホログラフィック光ディスクの記録再生装置では、従来の光ディスク技術を流用する場合において、記録時に高速なディスク回転ができず、このため記録動作から再生動作に移行する際にオーバーヘッド時間を要し、高速なシークタイムを実現できないという問題がある。
【０００８】
すなわち、情報光と参照光により情報記録層に屈折率変調を書き込むには所定の露光時間が必要である。このため、光ディスクを高速回転させながら情報を記録すると露光位置が移動してしまい、先鋭な干渉縞パターンを形成することができない。ホログラム記録は空間分解能が高い感光材料を用いて微細な屈折率変調を書き込む方式であるため、露光中の位置ずれはシステム構築上極めて深刻な問題となる。
【０００９】
露光中の位置ずれを回避するために、光ディスクを低速で回転した場合には、記録動作から再生動作に移行する際に高速アクセスを実現できないという問題が生じる。
【００１０】
このため、特許文献２には、照射光をホログラフィック光ディスクの回転に追従させる追尾機構を導入し、露光中、光ディスクとの相対速度が０となるように、情報光と参照光をディスク回転に追尾させながら照射する技術が開示されている。
【００１１】
この従来技術は、記録再生用のレーザ光とサーボ用のレーザ光を同一面に集光する構成であり、光ディスクには、アドレスサーボ用ピット、情報記録領域、追尾に使用するロックアップピットが同一トラック上に間歇的に配置されている。そして、サーボ用のレーザ光がロックアップピットに追尾するように照射することで、ディスク移動量を検値し、その値から記録再生用レーザ光を移動させてホログラム記録を行っている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２６５４７２号公報
【特許文献２】特開２００３−８５７６８号公報
【非特許文献１】“Advanced Collinear Holography”, Optical Review, Vol.12, No.2,90-92 (2005).
【非特許文献２】“A Novel Collinear Optical Setup for Holographic Data Storage System”, Proceedings of SPIE of Optical Data Storage 2004, pp.297-303 (2004).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、この特許文献２に開示されている技術では、記録位置に応じて追尾用レーザ光源の位置をコリメータレンズの光軸から順次変位させている。すなわち、光源自体を機械的に駆動させており、光源の取付け精度は高精度である必要があるため、追尾の精度が低下し、装置を実用化することが困難であるという問題がある。
【００１４】
また、この従来技術では、追尾中は記録用光ビームの移動と光ディスクの回転の相対速度が０になるため、追尾させながら正確なトラッキングサーボを行うことは困難であり、追尾サーボは可能であっても正確なトラッキングサーボを行うことができず、目標となる記録位置に対する高精度な位置決めを行うことが困難であるという問題がある。
【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、追尾サーボとトラッキングサーボをともにより正確に行うことができ、目標となる記録位置に対する高精度に位置決めを行って、情報をホログラムとして高品質に記録することができる光情報記録媒体、光情報記録装置および光情報記録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光情報記録媒体であって、サーボパターンが形成されたサーボ面を有する基板と、前記基板の前記サーボ面側に積層され、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記情報記録層に前記情報を記録する光情報記録装置から出射される照射光を前記情報記録層の目標位置に位置決めするためのアドレス情報およびクロック情報が記録されたアドレスサーボ領域と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記照射光を前記光情報記録媒体の回転に追尾させるために前記照射光が照射される追尾サーボ領域と、を備え、前記アドレスサーボ領域と前記追尾サーボ領域は、前記光情報記録媒体の径方向に並列配置されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、光情報記録媒体を回転させるためのモータと、照射光を出射する光源と、前記光源から出射された照射光から、情報を担持する情報光と参照光とを含む記録用照射光と、サーボ用照射光である第１の回折光と、前記サーボ用照射光である第２の回折光を生成する生成部と、サーボパターンが形成されたサーボ面を有する基板と、前記基板の前記サーボ面側に積層され、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記情報記録層に照射光を前記情報記録層の目標位置に位置決めするためのアドレス情報およびクロック情報が記録されたアドレスサーボ領域と、前記サーボパターンとして前記サーボ面のトラック方向に形成され、前記照射光を前記光情報記録媒体の回転に追尾させるために前記照射光が照射される追尾サーボ領域と、を備えた光情報記録媒体であって、前記アドレスサーボ領域と前記追尾サーボ領域は、前記光情報記録媒体の径方向に並列配置された前記光情報記録媒体に、前記情報光と前記参照光とを集光させるとともに、前記第１の回折光を前記追尾サーボ領域に集光させ、前記第２の回折光を前記アドレスサーボ領域に集光させる集光部と、前記第１の回折光の前記追尾サーボ領域からの反射光である第１の反射光と、前記第２の回折光の前記トラッキングサーボ領域からの反射光である第２の反射光とを検出するサーボ用光検出器と、前記集光部を移動して、前記第１の回折光と前記第２の回折光の前記光情報記録媒体への照射位置を移動させる照射位置移動部と、前記サーボ用光検出器によって検出された前記第１の反射光に基づいて、前記光情報記録媒体の回転に追従して前記第１の回折光、前記第２の回折光および記録用照射光の照射位置を移動させて前記光情報記録媒体の回転と前記照射位置の移動の相対速度が略０になるように前記照射位置移動部を制御する追尾サーボを実行し、前記追尾サーボの実行中に、前記情報を記録する追尾制御部と、を備えたことを特徴とする光情報記録装置である。
また、本発明は、上記光情報記録装置で実行される光情報記録方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、サーボ用照射光から回折された第１の回折光の追尾サーボ領域への照射と第２の回折光のトラッキングサーボ領域への照射を同時に行うことができ、追尾サーボとトラッキングサーボをともにより正確に行って、目標位置に対する高精度な位置決めを可能とし、高品質なホログラム記録を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光情報記録媒体、光情報記録装置および光情報記録方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる光情報記録媒体であるホログラフィック光ディスクについて説明する。ホログラフィック光ディスクは、情報光と参照光の干渉によって生成される光の明暗からなる干渉縞パターンをホログラムとして記録可能な記録媒体である。図１は、実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスクの断面図である。本実施の形態のホログラフィック光ディスクは、図１に示すように、ポリカーボネート製の基板１０１上に、透明なギャップ層１０３と、情報記録層としてのホログラム記録媒体層１０４と、保護層１０５が積層された構造となっている。そして、基板１０１のホログラム記録媒体層１０４側の面に、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボ、追尾サーボの各サーボ用の案内溝（または凸部、以降凸部を含めて「案内溝」と呼ぶ）やピットが形成されたサーボ面１０２が形成された構造となっている。また、図１では、レーザ光１０６が対物レンズ３１０によってサーボ面１０２に集光した状態を示している。
【００２１】
透明なギャップ層１０３は、レーザ光１０６を透過する。ギャップ層１０３は、ＵＶレジン等の材料を基板１０１上にスピンコート等によって塗布して形成され、ギャップ層１０５は、ＵＶレジン等の材料を基盤１０１上にスピンコート等によって塗布して形成される。ギャップ層１０３は、ホログラム記録媒体層１０４とサーボ面１０２との間にギャップを設けて、ホログラム記録媒体層１０４において、情報光と参照光との干渉領域をある程度の大きさに形成して、生成されるホログラムの大きさを調整するために設けられている。
【００２２】
ホログラム記録媒体層１０４は、記録再生用レーザ光の情報光と参照光とを干渉させてホログラムが形成される層である。ホログラム記録媒体層１０４の材料としては、例えば、フォトポリマーが使用される。フォトポリマーは、重合性化合物（モノマー）の光重合を利用した感光材料であり、主成分としてモノマー、光重合開始剤、及び記録前後での体積保持の役割を担う多孔質状のマトリクスを含有するのが一般的である。また、ホログラム記録媒体の膜厚は、信号再生に十分な回折効率を得るために数１００μｍ程度とする。
【００２３】
ホログラム記録媒体層１０４へのホログラム記録は、次のように行われる。まず、情報光と参照光をホログラム記録媒体中で重ね合わせて干渉縞を形成する。この時、フォトポリマー中の光重合開始剤がフォトンを吸収して活性化し、干渉縞明部のモノマーの重合を発動・促進させる。モノマーの重合が進行して干渉縞明部に存在するモノマーが消費されると、干渉縞暗部から明部にモノマーが移動供給され、結果、干渉縞パターンの明部と暗部に密度差が生じる。これにより、干渉縞パターンの強度分布に応じた屈折率変調が形成されホログラム記録が行われる。
【００２４】
本実施の形態にかかるホログラフィック光ディスクでは、基板１０２とホログラム記録媒体層１０４の間に、第１の波長のサーボ用レーザ光を透過し、第２の波長の記録再生用レーザ光１０９を反射する性質を有するダイクロイックミラー層は設けられていない。このため、ホログラフィック光ディスクに対して情報の記録再生を行う光ディスク記録再生装置では、異なる波長のサーボ用レーザ光と記録用レーザ光と出射する複数の光源を設ける必要がなくなり、レーザ光を同一波長の記録用レーザ光とサーボ用レーザ光とに分割して光ディスクに照射するように単一の光源を設ければよい。これにより、本実施の形態にかかるホログラフィック光ディスクにより、複数の光源を用いる光ディスク記録再生装置に比べて、光ディスク記録再生装置の光学系の構造を簡易なものとすることができる。
【００２５】
次に、サーボ面１０２の詳細について説明する。図２は、実施の形態１にかかるサーボ面１０２の構造を示す模式図である。図２では、図１で示したサーボ面１０２をトラックを含む断面図で示している。
【００２６】
サーボ面１０２は、図２に示すように、追尾サーボに使用される追尾用のピット列２０３のトラックと、アドレス情報や各種動作のタイミングの基本となる基本クロック情報等を格納したアドレス用ピット列２０４のトラックをホログラフィック光ディスクの径方向に並列配置して、この２トラックを一単位として径方向に配列されている。また、サーボ面１０２において、追尾用のピット列２０３とアドレス用ピット列２０４の間の部分２０２は、記録再生用の照射光が照射される部分であり、ノイズ低減のため、鏡面で形成されている。
【００２７】
追尾用のピット列２０３は、ホログラムをシフト多重記録する際のシフト距離を一周期２０５として複数のピットが配されて単周期ピット列となっている。
【００２８】
また、ディスク径方向に隣り合う追尾用のピット列２０３の間の距離２０９も、シフト多重記録する際のシフト距離と同一距離とし、かかるシフト距離の範囲内で、追尾用のピット列２０３のトラックとアドレス用のピット列２０４のトラックとが並列配置されるように構成している。なお、シフト距離は隣接したホログラムからのクロストークを十分に低減できる距離にする必要があり、少なくとも３μm程度以上は必要である。この距離は、例えばＤＶＤ−ＲＯＭのトラックピッチ０．７４μmと比較すると十分広い距離であるため、この距離の範囲のスペースにサーボ信号、アドレス信号、ディスク情報等の様々なプリフォーマット信号を埋め込めることが可能である。本実施の形態では、この広いスペースを積極的に活用し、追尾用のピット列２０３、アドレス用ピット列２０４を光ディスクの径方向に並列配置し、１トラック上に種々のプリフォーマット信号を間歇的に直列配置する構成としている。
【００２９】
また、情報光と参照光によりホログラム記録媒体層１０４中に屈折率変調を記録する場合には、所定の露光時間が必要である。このため、ホログラフィック光ディスクを高速回転させながら記録すると露光位置が移動してしまい先鋭な干渉縞を形成することが困難となる。ホログラム記録は、空間分解能が高い感光材料を用いて微細な屈折率変調を書き込む方式であるため、露光中の位置ずれはシステム構築上極めて深刻な問題となる。
【００３０】
ここで、図１８は、露光している時間内の許容位置ずれ、即ち、ディスク回転に伴う位置ずれを1μmとした場合における、対物レンズの出射パワーに対する許容可能なディスク回転数の関係を示す説明図である。露光に必要なエネルギーは記録媒体に依存するが、図１８では、５μJとし、ディスク上でのレーザ光の照射位置を半径４０ｍｍして計算した結果である。光ディスク記録再生装置が民生品として流通することを考慮すると、記録再生用レーザ光としては、小型で低消費電力の半導体レーザを使用することが望ましい。記録再生用レーザ光として半導体レーザを想定し、対物レンズの出射パワーを妥当な値として１００ｍＷとした場合、図１８からわかるように、許容可能なディスク回転数はおよそ４．８ｒｐｍとなり、極めて低速な回転になってしまう。このような低速回転の場合、記録動作から再生動作に移行する際に高速アクセスを実現できない。
【００３１】
このため、本実施の形態にかかるホログラフィック光ディスクでは、上述したように、追尾用のピット列２０３のトラックとアドレス用のピット列２０４のトラックとをディスク径方向に並列配置して、光ディスク記録再生装置からの照射光の追尾用のピット列２０３への照射とアドレス用のピット列２０４への照射を同時に行うことを可能として、光ディスク記録再生装置によって追尾サーボを実行しながらホログラム記録を行っている。ここで、追尾サーボとは、ホログラフィック光ディスク３３０の回転に追従して照射光の照射位置を移動させてホログラフィック光ディスク３３０の回転と照射光の照射位置の移動の相対速度が略０になるように照射位置の制御を行うことである。ここで「相対速度が略０」とは、相対速度がホログラム記録媒体層１０４への記録に対する許容値以下である事を指し、以下特に注記しない限り同様の意味を指す。
【００３２】
フォーカシングサーボ、トラッキングサーボ、追尾サーボは、後述するように、単一の光源から出射されるレーザ光を、サーボ用照射光と記録再生用照射光に分割し、サーボ用照射光を、回折格子により＋１次光である回折光２０８と−１次光である回折光２０７に分割し、回折光２０７を追尾用のピット列２０３に、回折光２０８をアドレス用のピット列２０４に同時にそれぞれ照射することによって行う。また、ディスク回転に追従する追尾サーボが行われて、追尾用ピット列２０３の各ピットの端部にサーボ用照射光の回折光２０７が到達した場合に、記録再生用照射光２０６によるホログラム記録媒体層１０４へのホログラム記録が行われるようになっている。ここで、「各ピットの端部にサーボ用照射光の回折光２０７が到達した場合」とは、回折光２０７がサーボ面１０２を照射した際の照射エリアの中心が、各ピットの端部に到達した場合を意味する。
【００３３】
次に、実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスクの記録再生装置について説明する。本実施の形態にかかる光ディスク記録再生装置は、図１および２に示した構造のホログラフィック光ディスクの記録再生を行うものであり、ホログラム記録の方式として、情報光と参照光を同軸上に配置したコリニア・ホログラム記録方式を採用している。図３は、実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。
【００３４】
本実施の形態にかかる光ディスク記録再生装置は、その光学系として図３に示すように、レーザ光を出射する光源としての半導体レーザ３０１と、コリメータレンズ３０２と、外部共振器用回折格子３０３と、ビームスプリッタ３２４，３０６，３１７と、ミラー３２５，３２８と、空間光変調器３０４と、空間フィルタ３２７ａ，３２７ｂと、回折格子３１６と、立方体プリズム３２９と、偏光ビームスプリッタ３０７と、１／４波長板３０８と、立ち上げミラー３０９と、対物レンズ３１０と、集光レンズ３１３ａ，３１３ｂと、シリンドリカルレンズ３１８と、光検出器３１９，３２０と、ＣＭＯＳ型固体撮像素子３１５とを備えた構成となっている。なお、図３では、サーボ機構の一部として、アクチュエータ３１２と追尾アクチュエータ３４０も図示している。アクチュエータ３１２と追尾アクチュエータ３４０については後述する。
【００３５】
半導体レーザ３０１は、レーザ光を出射するものであり、本実施の形態では、半導体レーザ３０１として、入手可能性やホログラム記録媒体層の設計自由度の観点から波長４０５ｎｍ帯の青紫色レーザ光を出射する半導体レーザを用いることが好ましい。なお、この他、半導体レーザとして、波長５３２ｎｍ帯の緑色レーザ光を出射するものを用いてもよい。
【００３６】
半導体レーザ３０１から出射した直線偏光のレーザ光はコリメータレンズ３０２により発散光束から平行光束に変換される。半導体レーザ３０１は、稼動温度や注入電流の変化により発振波長が変動するモードホッピング特性があるが、波長シフトに対するマージンが極めて厳しいホログラフィック光ディスクにとっては好ましい特性ではない。
【００３７】
このため、本実施の形態では、コリメータレンズ３０２の直後に外部共振器用回折格子３０３を配置し、回折格子３０３での回折光をレーザ素子に帰還させて共振器を構成し、所望の波長で発振させる構成としている。本実施の形態では、簡便なＬｉｔｔｒｏｗ型共振器を使用し、１次回折光をレーザ素子に帰還させ、波長安定化した０次回折光を取り出して利用している。なお、外部共振器用回折格子３０３としては、Ｌｉｔｔｒｏｗ型共振器の他Ｌｉｔｔｍａｎ型共振器を用いてもよい。なお、将来的に、波長シフトが殆どなく、かつコヒーレンス長が長いＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ−Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ）レーザが実用化された場合には、半導体レーザ３０１としてＤＦＢレーザを使用することにより外部共振器用回折格子３０３を設ける必要がなくなる。
【００３８】
外部共振器用回折格子３０３から出射されたレーザ光の０次光は、ビームスプリッタ３２４に入射し、ビームスプリッタ３２４によって所定の光量比で透過光と反射光に分割される。この透過光は、記録再生用照射光として使用され、反射光はサーボ用照射光として使用される。
【００３９】
ビームスプリッタ３２４を透過した記録再生用照射光は、ミラー３２５で反射されて空間光変調器３０４に入射し、空間光変調器３０４によって光強度変調を受けて参照光と情報光に変換されて出射する。本実施の形態では、空間光変調器３０４としてデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を用いているが、これに限定されるものではなく、液晶素子や、応答速度が数１０μｓ等のように応答速度が速い強誘電性液晶等を用いることもできる。
【００４０】
図４−１および図４−２は、空間光変調器３０４による参照光と情報光の変調パターンを示す説明図である。図４−１は記録用のパターンであり、図４−２は再生用のパターンである。
【００４１】
情報光は、記録すべき情報をデジタル符号化してエラー訂正符号を織り込んだ２値化パターンの情報を担持する光である。情報光領域のデータ量は、空間光変調器、受光撮像素子の画素数や符号化方式に依存するが、１フレーム当たり約１０〜２０ｋｂｉｔ程度である。なお、本実施の形態では、記録すべき情報として、「０」，「１」の２値パターンを想定しているが、この他、多値パターンとすることもできる。この場合には、１フレーム当たりのデータ量を飛躍的に向上させることができる。
【００４２】
空間フィルタ３２７ａは、レンズ２枚とピンホールで構成されており、空間光変調器３０４から出射した参照光と情報光を入射して、入射した参照光と情報光から不要な高次回折光を除去して出射する。
【００４３】
空間フィルタ３２７ａにより不要な高次回折光が除去されて出射された情報光と参照光は、立方体プリズム３２９に入射する。
【００４４】
一方、ビームスプリッタ３２４を反射したサーボ用照射光は、ミラー３２８で反射され回折格子３１６に入射し、空間光変調器３０４による光強度変調は受けない。このように本実施の形態では、ビームスプリッタ３２４によってレーザ光を記録再生用照射光とサーボ用照射光に分割し、分割した記録再生用照射光のみを光強度変調して情報光と参照光とを生成しているので、サーボ用照射光のホログラフィック光ディスク３３０からの反射光により得られる各種サーボ信号に、記録再生用照射光に起因するノイズが混入することが低減される。
【００４５】
そして、サーボ用照射光は回折格子３１６によって回折されて、０次光と±１次光の３つの回折光に分割される。そして、この３つの回折光のうち、±１次光のみをサーボ用照射光として使用し、０次光はサーボ用照射光として使用しない。本実施の形態では、＋１次光が上述した回折光２０８としてホログラフィック光ディスク３３０のサーボ面１０２のアドレス用のピット列２０４に照射され、−１次光が回折光２０７として追尾用のピット列２０３に照射される。なお、−１次光を回折光２０８としてアドレス用のピット列２０４に照射し、＋１次光を回折光２０７として追尾用のピット列２０３に照射するように構成してもよい。
【００４６】
回折格子３１６としては、一般的な格子断面形状が矩形の回折格子を用いている。ここで、回折格子３１６の溝深さは、サーボ用照射光として使用しない０次光の回折効率を抑制して光利用効率を向上させるような最適な値に設計している。図５−１は、回折格子の斜視図であり、図５−２は、回折格子の溝深さに対する各次数（０次光、±１次光、±３次光）の回折光の回折効率を示す説明図である。図５−１において、回折格子３１６に入射したサーボ用照射光５０２は、回折格子３１６によって回折されて、主として０次光５０３と＋１次光５０５と−１次光５０４に分割されて出射されることを示している。また、図５−２において、横軸は格子溝深さ、縦軸は回折効率を示し、実線のグラフが０次光の回折効率を示し、点線のグラフが±１次光の回折効率を示している。また、一点鎖線のグラフは±３次光の回折効率を示している。
【００４７】
図５−２の矢印Ａからわかるように、格子溝深さ５０６を、λ／（ｎ−１）／２とした場合に、０次光の回折効率をほぼ０となり、０次光を出射してもサーボ面に影響を与えないことがわかる。ここで、λはサーボ用照射光の波長、ｎは基板屈折率である。
【００４８】
なお、図３では、説明の都合上、回折格子３１６からの±１次光を１本の光束で示している。また、回折格子３１６を偏光回折格子とすれば往路のみ回折させることができ、光利用効率をさらに向上させることが可能である。
【００４９】
回折格子３１６で±１次光に分割されたサーボ用照射光（回折光２０７，２０８）は、立方体プリズム３２９に入射し、空間フィルタ３２７ａから出射した記録再生用照射光の情報光と参照光と合波する。立方体プリズム３２９で合波した照射光、すなわち情報光と参照光の０次光、サーボ用照射光の回折光は、１／４波長板３０８により円偏光に変換された後、立上げミラー３０９で反射されて、対物レンズ３１０によりホログラフィック光ディスク３３０に収束して照射される。これにより、図２に示すように、サーボ面１０２上に、情報光と参照光の０次光２０６、サーボ用照射光の回折光２０７，２０８の各ビームスポットが形成される。
【００５０】
ホログラフィック光ディスク３３０で反射された照射光（情報光・参照光２０６の反射光、回折光２０７，２０８の反射光）は、対物レンズ３１０を往路とは逆方向に進行し、１／４波長板３０８により往路の直線偏光と直交する直線偏光に変換される。直線偏光に変換された反射光は、偏光ビームスプリッタ３０７で反射され、ビームスプリッタ３０６に入射する。そして、ビームスプリッタ３０６により所定の光量比で透過する光と反射する光に分割され、透過した光は空間フィルタ３２７ｂに入射する。そして、空間フィルタ３２７ｂによって、ホログラフィック光ディスク３３０からの反射光から回折格子３１６で生成されたサーボ用照射光の±１次光である回折光２０７，２０８が除去され、記録再生用照射光２０６が抽出されて、ＣＭＯＳ型固体撮像素子３１５で２次元イメージとして受光される。
【００５１】
一方、ビームスプリッタ３０６により反射した光は、サーボ用の反射光として使用される。このサーボ用の反射光は、ビームスプリッタ３１７に入射し、所定の光量比で、ビームスプリッタ３１７で反射する光とビームスプリッタ３１７を透過する光に分割される。
【００５２】
ビームスプリッタ３１７により反射された光は集光レンズ３１３ａにより平行光束から収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ３１８を屈折して透過後、光検出器３１９に集光される。光検出器３１９は、集光した光の光パワーを電気信号に変換するものであり、光検出器３１９に集光したビームスポットにより、フォーカシングサーボが行われてアクチュエータ３１２が駆動される。
【００５３】
一方、ビームスプリッタ３１７を透過した透過光は、集光レンズ３１３ｂで平行光束から収束光束に変換され、光検出器３２０に集光される。この光検出器３２０に集光した反射光のビームスポットにより、トラッキングサーボが行われてアクチュエータ３１２が駆動され、さらに追尾サーボが行われて追尾アクチュエータ３４０が駆動される。なお、フォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび追尾サーボの詳細については後述する。
【００５４】
次に、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構について説明する。図６は、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構を主体的に示した構成図である。実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構は、図６に示すように、スピンドルモータ６２０と、スピンドル制御回路６０５と、アクチュエータ３１２と、フォーカシング制御部６０２と、トラッキング制御部６０３と、追尾アクチュエータ３４０と、追尾制御部６１０と、システムコントローラ６０４とを備えた構成となっている。
【００５５】
スピンドルモータ６２０は、ホログラフィック光ディスク３３０を回転駆動するモータであり、スピンドル制御回路６０５はスピンドルモータ６２０に対してホログラフィック光ディスク３３０の回転駆動制御を行うものである。
【００５６】
アクチュエータ３１２は、フォーカシング制御部６０２、トラッキング制御部６０３からの指令により対物レンズ３１０をディスク径方向およびトラック方向（図６の左右方向）、ディスク径方向と垂直な方向（図６の上下方向）に移動させるものである。フォーカシング制御部６０２は、光検出器３１９で受光した反射光のビームスポットによりアクチュエータ３１２を駆動して対物レンズ３１２のフォーカシングサーボを行うものである。トラッキング制御部６０３は、光検出器３２０で受光した反射光のビームスポットに基づいてアクチュエータ３１２を駆動してトラッキングサーボを行うものである。追尾アクチュエータ３４０は、追尾制御部６１０の指令により対物レンズ３１０と立ち上げミラー３０９を一体としてディスクのトラック方向に移動させるものである。
【００５７】
追尾制御部６１０は、光検出器３２０で受光した反射光のビームスポットに基づいて、ホログラフィック光ディスク３３０の回転に追従してサーボ用レーザ光である回折光２０７、２０８および記録再生用照射光２０６の照射位置を移動するように、すなわちホログラフィック光ディスク３３０の回転に追従して回折光２０７、２０８および記録再生用照射光２０６の照射位置を移動させてホログラフィック光ディスク３３０の回転と回折光２０７、２０８の照射位置の移動の相対速度が略０になるように追尾アクチュエータ３４０を駆動する追尾サーボを行うものである。システムコントローラ６０４は、スピンドル制御回路６０５、フォーカシング制御部６０２、トラッキング制御部６０３および追尾制御部６１０に各種指令を与えるものである。
【００５８】
次に、本実施の形態にかかる光ディスク記録再生装置によるフォーカシングサーボについて説明する。フォーカシング制御部６０２によるフォーカシングサーボは、非点収差法により次のように行われる。光検出器３１９に集光した反射光は、ホログラフィック光ディスク３３０に集光されたビームスポットの焦点誤差に応じて楕円形状となる。この楕円形状は、焦点ずれの方向によって楕円長軸の方向が異なって変化する。このため、本実施の形態では、この性質を利用して、フォーカシング制御部６０２により焦点誤差信号を生成し、この焦点誤差信号に基づいてアクチュエータ３１２に指令を送出して、アクチュエータ３１２により対物レンズ３１０をホログラフィック光ディスク３３０に対して垂直方向に駆動させてサーボ面１０２に合焦させる。なお、本実施の形態では、焦点誤差検出法として代表的な非点収差法を採用しているが、これに限るものではなく、ナイフエッジ法、ビームサイズ法等の他の焦点誤差検出法を採用してもよい。
【００５９】
次に、トラッキング制御部６０３によるトラッキングサーボおよび追尾制御部６１０による追尾サーボについて説明する。トラッキングサーボと追尾サーボは、光検出器３２０で受光した反射光のビームスポットに基づいて行われる。まず、追尾制御部６１０による追尾サーボについて説明する。
【００６０】
図７は、光検出器３２０の受光面の構成、各受光面上のビームスポット配置および受光した各ビームからトラッキング誤差信号および追尾信号生成の信号回路を示す模式図である。図２のサーボ面１０２におけるサーボ用照射光の回折光２０７の反射光が図７における受光面７０４に入射されてビームスポット７０２を形成し、図２における回折光２０８の反射光が図７における受光面７０５に入射されてビームスポット７０３を形成する。図７では、説明の都合上、記録再生用照射光（情報光と参照光）２０６の反射光が、ＣＭＯＳ型固体撮像素子３１５で受光されてビームスポット７０１を形成した状態も示している。
【００６１】
光検出器３２０の受光面７０４は４分割光検出器となっており、４分割された受光面７０４ａ〜７０４ｄを有している。そして、受光面７０４ａのビームスポットからの信号と受光面７０４ｃのビームスポットからの信号との和である対角和信号と、受光面７０４ｂのビームスポットからの信号と受光面７０４ｄのビームスポットからの信号との和である対角和信号は、追尾制御部６１０内の加算回路７２１によって加算され、加算された信号７０６、すなわち、受光面７０４で受光した追尾用のピット列２０３に照射したサーボ用照射光の回折光２０７の反射光のビームスポットから得られる信号７０６が、キャパシタ６１１によりＡＣカップリングされ、これによって交流成分の追尾信号７０７が出力される。この追尾信号７０７は、図６に示すように、追尾制御部６１０の増幅器６１２によって増幅されて追尾信号検出回路６１３により検出される。そして、検出された追尾信号７０７は、位相補償回路６１４によって位相を制御して発振が防止された後、さらに増幅器６１５によって増幅されて、追尾アクチュエータ３４０に出力される。
【００６２】
図８−１および図８−２は、追尾用のピット列２０３へ照射したサーボ用照射光の回折光２０７の反射光から得られる信号を状態を示す説明図である。図８−１、８−２は、計算機シミュレーションによって回折光２０７の反射光から得られる信号の状態をグラフにしており、横軸はホログラフィック光ディスクに固定した座標に対する回折光２０７の位置であり、縦軸は信号強度である。図８−１における出力信号は、受光面７０４で受光したビームスポットから得られる出力信号７０６であり、図８−２における出力信号は、出力信号７０６をＡＣカップリングすることにより得られる追尾信号７０７を示している。
【００６３】
図８−１および図８−２では、対物レンズ３１０のＮＡ値（Numerical Aperture）を０．５、ピット長を５μｍ、繰返し周期を１０μｍとし、ピット幅、ピット深さはＤＶＤ−ＲＯＭでの値に準じて解析した。出力信号の最大値としては、照射位置がピットが存在しない鏡面部２０２の領域の時でほぼ１００％、最小値としては照射位置がピット中央部の時で約１５％である周期的な信号が得られる。図８−１および図８−２では、追尾用のピット列２０３の３周期分を示している。図８−２からわかるように、出力信号７０７のゼロクロス点の時点が、回折光２０７がピット端部を照射した位置に相当する。
【００６４】
従って、図８−２のゼロクロス点（矢印位置）において、追尾制御部６１０によって、追尾サーボを実行してホログラフィック光ディスクの回転に回折光２０７，２０８の照射を追従させ、この間に半導体レーザ３０１からレーザ光を出射させ、ホログラフィック光ディスク３３０のホログラム記録媒体層１０４にホログラム記録を行えばよい。
【００６５】
より具体的には、アドレス用のピット列２０４にサーボ用照射光の回折光２０８を、追尾用のピット列２０３にサーボ用照射光の回折光２０７を同時に照射させ、トラッキング制御部６０３によってトラッキング制御を行い、アドレス信号を取得して、このアドレス信号から記録位置を読み出す。そして、追尾制御部６１０によって、追尾用のピット列２０３からの回折光２０７の反射光による追尾信号が略０になるように、追尾アクチュエータ３４０を駆動して対物レンズ３１０と立ち上げミラー３０９を移動して回折光２０７，２０８および情報光と参照光２０６の照射位置を移動させる制御を行っている。ここで「追尾信号が略０」とは、追尾信号がホログラム記録媒体層１０４への記録に対する許容値以下である事を指し、以下特に注記しない限り同様の意味を指す。
【００６６】
ここで、計算機シミュレーションの解析によると、サーボ信号の感度は１．４４／μｍであり、高感度の信号が得られる。なお、ここでは、信号量を鏡面部２０２の反射時で規格化した場合の、ビームスポットのトラック方向トレース距離に対する信号変化量をサーボ信号感度（ゼロクロス点近傍の傾き）と定義した。この高感度の信号を使用することで、記録位置に高精度に追従させながらホログラム記録することが可能になる。
【００６７】
次に、本実施の形態にかかる光ディスク記録再生装置によるトラッキングサーボについて説明する。本実施の形態では、トラッキング制御部６０３によるトラッキングサーボの方式として、ＤＶＤ−ＲＯＭ等で使用されている位相差法であるＤＰＤ（Differential Phase Detection）法によるトラッキングサーボ方式と、追尾用のピット列２０３からの反射光の信号強度を用いるトラッキングサーボ方式とを切り換えて行っている。
【００６８】
具体的には、追尾制御部６１０による追尾サーボ実行中は、トラッキング制御部６０３によって追尾用のピット列２０３からの反射光の信号強度を用いるトラッキングサーボ方式でトラッキングサーボが行われる。一方、追尾サーボを実行していない期間は、トラッキング制御部６０３によって、ＤＰＤ法によるトラッキングサーボが行われる。
【００６９】
光検出器３２０の４分割された受光面７０４ａ〜７０４ｄの中で、受光面７０４ａのビームスポットからの信号と受光面７０４ｃのビームスポットからの信号との和である対角和信号と、受光面７０４ｂのビームスポットからの信号と受光面７０４ｄのビームスポットからの信号との和である対角和信号は、トラッキング制御部６０３内の差動増幅回路７２２に入力され、差動増幅回路７２２によって双方の対角和信号の差が計算され、その差動演算信号７０８がトラッキング誤差信号として出力される。
【００７０】
一方、光検出器３２０の受光面７０５は、受光面７０５ａ〜７０５ｄの４つの受光面を有する４分割光検出器となっており、回折光２０８の反射光はこの４つの受光面７０５ａ〜７０５ｄで分割されたビームスポット７０３を形成する。そして、受光面７０５ａで受光したビームスポットからの信号と受光面７０５ｃで受光したビームスポットからの信号の対角和信号と、受光面７０５ｂで受光したビームスポットからの信号と受光面７０５ｄで受光したビームスポットからの信号の対角和信号がそれぞれトラッキング制御部６０３のキャパシタ７３１，７３２によってＡＣカップリングされ、これによる各対角和信号の交流成分の信号７０９，７１０のそれぞれがレベルコンパレータ７２３，７２４に入力され、レベルコンパレータ７２３，７２４によりデジタル化されて出力された信号７１１，７１２が位相比較回路７２５に入力される。そして、位相比較回路７２５から出力された信号７１３，７１４がそれぞれ積算回路７２６，７２７によって所定時間間隔で積算され、差動増幅回路７２８に入力される。そして、差動増幅回路７２８によって２つの対角和信号の位相差を示すＤＰＤ信号７１５が出力される。
【００７１】
追尾サーボ実行中は、トラッキング制御部６０３は、システムコントローラ６０４から追尾サーボＯＮの指令を受けて、切替スイッチ７２９を差動増幅回路７２２側に切り替え、差動演算信号７０８を入力してトラッキングサーボを実行する。
【００７２】
一方、追尾サーボを実行していない期間は、トラッキング制御部６０３は、システムコントローラ６０４から追尾サーボＯＦＦの指令を受けて、切替スイッチ７２９を位相比較回路７２５側に接続された差動増幅回路７２８側に切り替え、ＤＰＤ信号７１５を入力してＤＰＤ法によるトラッキングサーボを実行する。
【００７３】
このように追尾サーボ実行中と実行していない間とで、トラッキングサーボの方式を切り替えているのは、以下の理由による。追尾サーボ実行中は、ホログラフィック光ディスクと照射光との相対速度が略０になるため、トラッキングずれが生じていてもトラッキング誤差信号としてのＤＰＤ信号を生成できなくなり、トラッキングサーボを行うことができない。すなわち、詳述すると以下のとおりである。
【００７４】
図９は、ＤＰＤ信号生成時の各種信号の状態を示す説明図である。図９において、横軸は時間を示し、縦軸は各信号の振幅を示している。図９では、受光面７０５からの２つの対角和信号の交流成分の信号７０９、７１０と、かかる信号を入力したレベルコンパレータ７２３，７２４の出力信号７１１，７１２と、かかる出力信号を入力した位相比較回路７２５の出力信号７１３，７１４の状態を示している。
【００７５】
ＤＰＤ信号７１５は、位相比較回路７２５の出力信号であるパルス信号７１３，７１４を積算回路７２６，７２７によって所定時間間隔で積算して出力されたものであるが、ホログラフィック光ディスク３３０とビームスポットの相対速度が略０になる場合には、図９において、ある時刻で信号の出力を停止することであるため、その結果ＤＰＤ信号７１５を生成することができないことになる。
【００７６】
このため、本実施の形態のトラッキング制御部６０３では、追尾サーボ実行中は、差動演算信号７０８を用いてトラッキングサーボを行い、追尾サーボを実行していない期間はＤＰＤ信号７１５を用いたＤＰＤ法によるトラッキングサーボを行っている。これによって、追尾サーボ実行中であるか否かを問わず、安定したトラッキングサーボを行うことが可能となる。
【００７７】
ここで、追尾サーボ実行中の期間において、追尾用のピット列２０３に照射した回折光２０７の反射光のビームスポット７０２から得られる２つの対角和信号の差動演算信号７０８を用いているのは、次の理由による。
【００７８】
図１０は、回折光２０７が追尾用のピット列２０３のピット端部を照射した場合における照射位置と、回折光２０７の反射光の光検出器３２０で受光したビームスポット７０１の光強度分布を示す説明図である。図１０の左側の図は、照射位置にトラッキングずれが存在する場合、中央の図がトラッキングずれが存在しない場合、右側の図が左側の図の場合と逆方向にトラッキングずれが存在する場合のピット端部からの反射光の光強度分布を示している。
【００７９】
図１０に示すように、トラッキングずれが存在すると、光検出器３２０の受光面７０４の対角方向に暗部が生じ、かつトラッキングずれの方向に応じて極性が反転する。すなわち、ピット列を回折光２０７が照射する位置のみによってビームスポットの暗部の存在とその位置が変わるため、追尾サーボ実行中で追尾用のピット列２０３と照射光との相対速度が略０であっても、トラッキングずれの存在とずれの方向を判断することができる。このため、光検出器３２０の４分割された受光面７０４からの対角和信号を用いることで、トラッキングずれが生じているか否か、およびトラッキングずれの方向を判断することができる。このため、本実施の形態では、上述したように、追尾サーボ実行中は、受光面７０４からの対角和信号の差である差動演算信号７０８をトラッキング誤差信号としてトラッキングサーボを実行している。
【００８０】
図１１は、差動演算信号７０８を使用した場合の追尾サーボ実行中のトラッキング誤差信号を示す説明図である。図１１において、横軸はデトラック量（トラックピッチ10μｍとした）、縦軸はトラッキング誤差信号を示す。図１１からわかるように、差動演算信号７０８を用いることによりトラッキングサーボに十分なトラッキング誤差信号を得ることができる。
【００８１】
次に、追尾アクチュエータ３４０による対物レンズ３１０および立ち上げミラー３０９の移動方式について説明する。図１２−１は、追尾アクチュエータ３４０による回折光２０７，２０８および記録再生用照射光２０６のホログラフィック光ディスク照射位置の移動方式について説明するための模式図である。
【００８２】
実施の形態１の光ディスク記録再生装置では、図１２−１に示すように、立上げミラー３０９と対物レンズ３１０を一体で光ディスク３３０のトラック方向（図１２−１における左右方向）に駆動する構成としている。なお、図１２−１では、説明の都合上、記録再生用照射光とサーボ用照射光の２つの光束を、ともにビーム１２０１で示している。
【００８３】
なお、本実施の形態では、追尾アクチュエータ３４０によって、立上げミラー３０９と対物レンズ３１０を一体で光ディスク３３０のトラック方向に移動することにより照射位置を移動させているが、この移動方式に限定されるものではない。例えば、図１２−２に示すように、立上げミラー３０９に代えてガルバノミラー１２０９を用い、対物レンズ３１０を移動せずにガルバノミラー１２０９を回転させることによりホログラフィック光ディスク３３０上の照射位置を移動させる構成としてもよい。この方式は、照射位置の移動量が小さく、対物レンズ３１０に斜めに光が入射することにより生じる収差が許容値以下の場合に使用可能である。
【００８４】
次に、このように構成された実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置によるホログラム記録再生処理について説明する。図１３は、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置によるホログラム記録再生処理の手順を示すフローチャートである。まず、システムコントローラ６０４の指示により、フォーカシング制御部６０２によってフォーカシングサーボをＯＮとし、光検出器３１９で受光したサーボ用照射光の反射光に基づいて非点収差法によるフォーカシングサーボを開始する（ステップＳ１３０１）。
【００８５】
次いで、システムコントローラ６０４の指示により、トラッキング制御部６０３によってトラッキングサーボをＯＮとし、切替スイッチ７２９を位相比較回路７２５側の差動増幅回路７２８側に切り替えることにより、ＤＰＤ信号入力に切り換える（ステップＳ１３０２）。これにより、アドレス用のピット列２０４を照射する回折光２０８の反射光から得られるＤＰＤ信号７１５を入力してＤＰＤ法によるトラッキングサーボを開始する。具体的には、受光面７０５で受光した回折光２０８の反射光から得られるＤＰＤ信号によってアクチュエータ３１２を駆動してトラッキングサーボを行う。
【００８６】
そして、指示された処理がホログラフィック光ディスクに対する記録指示か否かを判断し（ステップＳ１３０３）、記録指示でない場合（ステップＳ１３０３：Ｎｏ）、すなわち再生指示の場合には、ホログラフィック光ディスクのホログラム記録媒体層１０４に記録された情報の再生処理を行う（ステップＳ１３１３）。
【００８７】
一方、ステップＳ１３０３において、指示された処理がホログラフィック光ディスクに対する記録指示である場合には（ステップＳ１３０３：Ｙｅｓ）、トラッキング制御部６０３によって、目標トラックへ照射位置を移動する（ステップＳ１３０４）。そして、光検出器３２０の受光面７０５で受光した回折光２０８の反射光からアドレス信号を取得し、取得したアドレス信号から記録すべき位置を読み取る（ステップＳ１３０５）。
【００８８】
次に、システムコントローラ６０４の指示により、追尾制御部６１０によって追尾サーボをＯＮとして追尾サーボを開始する（ステップＳ１３０６）。そして、トラッキング制御部６０３は、切替スイッチ７２９を差動増幅回路７２２側に切り換えることにより、差動演算信号７０８の入力に切り換える（ステップＳ１３０７）。これにより、追尾サーボ実行中は、追尾用のピット列２０３を照射した回折光２０７の反射光から得られる対角和信号の差動演算信号７０８を入力してトラッキングサーボが行われることになる。
【００８９】
そして、光検出器３２０の受光面７０４で受光した回折光２０７の反射光から追尾信号を取得してこの追尾信号の値が略０になるように、追尾アクチュエータ３４０を駆動し、対物レンズ３１０および立ち上げミラーをトラック方向に移動する（ステップＳ１３０８）。これにより、追尾用のピット列２０３のピット端部にサーボ用レーザ光の回折光２０７が照射されることになる。
【００９０】
そして、追尾制御部６１０は、追尾アクチュエータ３４０を駆動して追尾信号の値を略０に維持している間に、記録再生用照射光２０６を照射させるように制御する（ステップＳ１３０９）。これにより、半導体レーザ３０１から出射したレーザ光からビームスプリッタ３２４によって記録再生用照射光が分割され、空間光変調器３０４によって生成された情報光と参照光がホログラフィック光ディスク３３０のホログラム記録媒体層１０４内で干渉して、ホログラムによる情報の記録動作が行われることになる。ここで、「追尾信号の値が略０になるように」とは、追尾信号の値が０に近づくようにという意味であり、「追尾信号の値を略０に維持」とは、追尾信号の値がホログラム記録媒体層１０４への記録に対する許容値以下を維持することを指す。すなわち、必ずしも追尾信号の値が０となる必要はなく、また以下特に注記しない限り同様の意味を指す。
【００９１】
かかる情報記録動作が完了した場合には、システムコントローラ６０４の指示によって、追尾制御部６１０は追尾サーボをＯＦＦとし、追尾サーボを終了する（ステップＳ１３１０）。そして、トラッキング制御部６０３は、切替スイッチ７２９を位相比較回路７２５側の差動増幅回路７２８側に切り替えることにより、ＤＰＤ信号入力に切り換える（ステップＳ１３１１）。これにより、追尾サーボを実行していない期間は、ＤＰＤ信号７１５を入力してＤＰＤ法によるトラッキングサーボが行われることになる。
【００９２】
次に、追尾制御部６１０は、追尾アクチュエータ３４０に対し、対物レンズ３１０と立ち上げミラー３０９の位置を中立位置に戻すように駆動させ、これにより、対物レンズ３１０と立ち上げミラー３０９は、元の中立位置に復帰する（ステップＳ１３１２）。そして、ステップＳ１３０４以降の処理を繰り返し実行する。
【００９３】
図１４は、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置によるホログラム記録動作とサーボ用照射光の回折光２０７，２０８の照射位置との関係を示す説明図である。図１４のグラフにおいて、横軸は時間ｔ、縦軸はホログラフィック光ディスクに固定した座標に対する回折光２０７，２０８の照射位置を示している。また、グラフの縦軸の座標が示す照射位置に対応して、追尾用のピット列２０３とアドレス用のピット列２０４の位置を表示している。図１４において、１４０１は、本実施の形態のホログラフィック光ディスクに対し本実施の形態の光ディスク記録再生装置で記録動作を実行した場合における追尾用のピット列２０３に照射するサーボ用レーザ光の回折光２０７の照射位置の時間的経過を示している。また、１４０２は、本実施の形態の追尾制御を行わない従来の光ディスク記録再生装置で記録動作を実行した場合の照射位置の時間的経過を示している。
【００９４】
図１４からわかるように、Ｔ２≦ｔ≦Ｔ３およびＴ５≦ｔ≦Ｔ６の期間は、追尾信号が略０になるように追尾制御されて、回転するホログラフィック光ディスクの追尾用のピット列２０３のピット端部を追尾して移動し、この間にホログラム記録動作が実行される。
【００９５】
また、Ｔ３≦ｔ≦Ｔ４およびＴ６≦ｔ≦Ｔ７の期間は追尾制御時の動作から追尾制御を行わない通常動作に移行する時間を示す。また、Ｔ１≦ｔ≦Ｔ２、Ｔ４≦ｔ≦Ｔ５およびＴ７≦ｔの期間はホログラム記録動作を行っていない期間であり、従って１４０１はディスク回転数に応じた傾きの直線となる。
【００９６】
これに対し、従来の光ディスク記録再生装置では、追尾制御を行っていないので、所定の露光時間中の位置ずれを許容値以下に抑えるために、１４０２の直線の傾きからわかるように極めて低速な回転が必要となってくる。
【００９７】
以上説明したようなホログラム記録処理によりホログラフィック光ディスクにホログラム記録を行った場合のホログラム記録媒体層１０４の状態について説明する。図１５は、追尾用のピット列２０３とホログラム記録媒体層１０４に記録されたホログラムの位置関係を示す模式図である。図１５の左右方向はトラック方向である。図１５に示すように、追尾用のピット列２０３のピット端１５０２にサーボ用照射光の回折光２０７を照射しながら、記録再生用照射光２０６でホログラム記録媒体層１０４にホログラム１５０３が記録される。このようにあらかじめホログラフィックディスクのサーボ面１０２にプリフォーマットされた追尾用のピット列２０３のピット端部１５０２に回折光２０７が照射された時点のホログラム記録媒体層１０４内部の位置を記録ポイントとすることにより高品位のホログラム記録を行うことができる。
【００９８】
このように実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスクでは、照射光をディスク回転に追尾させるための追尾用のピット列２０３とアドレス用のピット列２０４がディスク径方向に並列配置されている。また、光ディスク記録再生装置において、単一の半導体レーザ３０１から出射されたレーザ光を、サーボ用照射光と記録再生用照射光に分割し、さらにサーボ用照射光を回折光２０７と回折光２０８に回折して、回折光２０７の追尾用のピット列２０３への照射と回折光２０８のアドレス用のピット列２０４への照射を同時に行う。そして、追尾用のピット列２０３のピット端部を回折光２０７が照射するように照射光をディスク回転に追従させる追尾制御を行って追尾制御中に記録再生用照射光によるホログラム記録を行っているので、追尾サーボとトラッキングサーボをともに正確に行って、目標となる記録位置に対する高精度な位置決めが可能となり、高品質なホログラム記録を行うことができる。
【００９９】
また、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置では、追尾サーボ実行中には、追尾用のピット列２０３からの反射光の対角和信号の差動演算信号７０８を用いたトラッキングサーボを行い、追尾サーボを実行していない間は、ＤＰＤ法によるトラッキングサーボを行っているので、追尾サーボ実行中、実行していない間のいずれにおいても、安定したトラッキングサーボを行うことができる。
【０１００】
（実施の形態２）
実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置では、半導体レーザから出射されたレーザ光をサーボ用照射光と記録再生用照射光に分割した上で、サーボ用照射光をから回折格子によって±１次光を生成して、追尾用のピット列２０３とアドレス用のピット列２０４とに同時に照射していたが、この実施の形態２にかかる光ディスク記録再生装置では、半導体レーザから出射したレーザ光を０次光と±１次光とに回折して、０次光を記録再生用照射光に、±１次光をサーボ用照射光に使用するものである。
【０１０１】
実施の形態２にかかる光ディスク記録再生装置で記録再生の対象となるホログラフィック光ディスクの構造およびサーボ面は、実施の形態１のホログラフィック光ディスクの構造およびサーボ面と同様である。
【０１０２】
次に、実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスクの記録再生装置について説明する。本実施の形態にかかる光ディスク記録再生装置も、実施の形態１と同様に、ホログラム記録の方式として、情報光と参照光を同軸上に配置したコリニア・ホログラム記録方式を採用している。図１６は、実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。
【０１０３】
本実施の形態にかかる光ディスク記録再生装置は、その光学系として図１６に示すように、レーザ光を出射する光源としての半導体レーザ３０１と、コリメータレンズ３０２と、外部共振器用回折格子３０３と、空間光変調器１６０４と、空間フィルタ３２７ｂ，３２７ｃと、回折格子３１６と、偏光ビームスプリッタ３０７と、１／４波長板３０８と、立ち上げミラー３０９と、対物レンズ３１０と、ビームスプリッタ３０６，３１７と、集光レンズ３１３ａ，３１３ｂと、シリンドリカルレンズ３１８と、光検出器３１９，３２０と、ＣＭＯＳ型固体撮像素子３１５とを備えた構成となっている。なお、図１６では、サーボ機構の一部として、アクチュエータ３１２と追尾アクチュエータ３４０も図示している。
【０１０４】
実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置では、各種サーボ信号に混入するノイズを低減するため、図３に示すように、ビームスプリッタ３２４によって半導体レーザ３０１から出射されたレーザ光を、記録再生用照射光とサーボ用照射光に分割し、サーボ用照射光を光強度変調させない構成とした。
【０１０５】
しかしながら、サーボ信号に混入するノイズが問題となる許容値以下の場合には、ビームスプリッタによりレーザ光を記録再生用照射光とサーボ用照射光に分割せずに、出射されたレーザ光を光強度変調させても問題は生じず、実施の形態１のようなビームスプリッタ３２４、ミラー３２５等が不要となり光学部品点数が減少するという利点がある。このため、実施の形態２にかかる光ディスク記録再生装置では、図１６に示しように、ビームスプリッタ３２４、ミラー３２５等の光学部品を設けずに、半導体レーザ３０１から出射されたレーザ光を分割せずに、空間光変調器１６０４に入射させて情報光と参照光を生成している。
【０１０６】
実施の形態２にかかる光ディスク記録再生装置で使用する空間光変調器１６０４としては、透過型液晶素子を用いている。そして、空間光変調器１６０４から出射した照射光（情報光と参照光）を空間フィルタ３２７ｃによって不要な高次光を除去して、回折格子３１６に入射する。
【０１０７】
回折格子３１６に入射した照射光は、回折格子３１６によって回折されて、０次光と±１次光の３つの回折光に分割される。そして、この３つの回折光のうち、０次光を記録再生用照射光として使用し、±１次光をサーボ用照射光として使用する。
【０１０８】
これにより、本実施の形態では、実施の形態１と同様、図２に示したように、＋１次光が回折光２０８としてホログラフィック光ディスク３３０のサーボ面１０２のアドレス用のピット列２０４に照射され、−１次光が回折光２０７として追尾用のピット列２０３に照射される。また、０次光が記録再生用照射光２０６としてサーボ面１０２に照射される。なお、−１次光を回折光２０８としてアドレス用のピット列２０４に照射し、＋１次光を回折光２０７として追尾用のピット列２０３に照射するように構成してもよい。
【０１０９】
実施の形態２にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構は実施の形態１の光ディスク記録再生装置と同様である。また、実施の形態２にかかる光ディスク記録再生装置によるフォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび追尾サーボは、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置の各サーボと同様に行われる。
【０１１０】
このように実施の形態２にかかる光ディスク記録再生装置では、半導体レーザから出射したレーザ光を０次光と±１次光とに回折して、０次光を記録再生用照射光に、±１次光をサーボ用照射光に使用するので、光学部品点数を減少させ、光学系の簡素化を図ることができる。
【０１１１】
（実施の形態３）
実施の形態１および２にかかる光ディスク記録再生装置では、追尾サーボ実行中は、追尾用のピット列２０３からの回折光２０７の反射光を受光した４分割された受光面から得られる２つの対角和信号の差動演算信号７０８を利用してトラッキングサーボを行っていたが、この実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置では、追尾サーボ実行中、追尾用のピット列２０３からの回折光２０７の反射光を受光した４分割された受光面の中で、隣接する２つの受光面から得られた各信号の差動演算信号を利用してトラッキングサーボを行っている。
【０１１２】
実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置で記録再生の対象となるホログラフィック光ディスクの構造およびサーボ面は、実施の形態１のホログラフィック光ディスクの構造およびサーボ面と同様である。また、実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置の光学的構成も実施の形態１の光ディスク記録再生装置と同様である。
【０１１３】
実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置では、サーボ機構の構成は図６に示した実施の形態１と同様であるが、トラッキング制御部６０３によるトラッキングサーボに使用するトラッキング誤差信号の生成処理が実施の形態１と異なっている。
【０１１４】
図１７は、光検出器３２０の受光面の構成、各受光面上のビームスポット配置および受光した各ビームからトラッキング誤差信号および追尾信号生成の信号回路を示す模式図である。実施の形態１と同様に、図２のサーボ面１０２におけるサーボ用照射光の回折光２０７の反射光が図１７における受光面７０４に入射されてビームスポット７０２を形成し、図２における回折光２０８の反射光が図１７における受光面７０５に入射されてビームスポット７０３を形成する。
【０１１５】
光検出器３２０の受光面７０４は、実施の形態１と同様に、４分割光検出器となっており、４分割された受光面７０４ａ〜７０４ｄを有している。そして、ディスクトラック方向の進行側で隣接する受光面７０４ａと受光面７０４ｂのビームスポットからの２つの信号が追尾制御部１７１０の加算回路１７２２により加算され、加算回路１７２２から和信号として出力される。また、ディスクトラック方向の手前側で隣接する受光面７０４ｃと受光面７０４ｄのビームスポットからの２つの信号が追尾制御部１７１０の加算回路１７２３により加算され、加算回路１７２３から和信号として出力される。そして、加算回路１７２２から出力された和信号と加算回路１７２３から出力された和信号が加算回路１７２１で加算されて、加算回路１７２１から和信号７０６として出力される。すなわち、この和信号７０６は、受光面７０４で受光した追尾用のピット列２０３に照射したサーボ用照射光の回折光２０７の反射光の全ビームスポットから得られる信号であり、実施の形態１における出力信号７０６と同様のものである。この出力信号７０６は、キャパシタ６１１によりＡＣカップリングされ、これによって交流成分の追尾信号７０７が出力される。この追尾信号７０７は、追尾制御部１７１０によって実施の形態１と同様の信号処理がなされ、追尾アクチュエータ３４０に出力される。
【０１１６】
実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置によるトラッキングサーボも、追尾サーボを実行していない期間では、位相差法であるＤＰＤ法によるトラッキングサーボ方式により行われ、追尾サーボ実行中では追尾用のピット列２０３からの反射光の信号強度を用いるトラッキングサーボ方式により行われる。
【０１１７】
追尾制御部６１０による追尾サーボ実行中は、４分割された受光面７０４ａ〜７０４ｄの中で、ディスクトラック方向手前側で隣接する受光面７０４ｃと受光面７０４ｄの各ビームスポットからの２つの信号を、トラッキング制御部６０３内の差動増幅回路７２２に入力する。そして、差動増幅回路７２２によって双方の信号の差が計算され、その差動演算信号７０８がトラッキング誤差信号として出力される。
【０１１８】
このように、実施の形態１と異なり、２つの対角和信号の差動演算信号を使用しないのは、以下の理由による。図１０からトラッキングずれが生じている場合には、隣接する２つの受光面の反射光の強度が異なることがわかる。このため、実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置では、追尾サーボ実行中は、４つの受光面で受光したビームスポットから得られる対角和信号を使用せずに、ディスクトラック方向手前側で隣接する受光面７０４ｃと受光面７０４ｄの各ビームスポットから得られる２つの信号の差動演算信号７０８を用いてトラッキングサーボを行っている。これにより、信号処理の負担を軽減することができ、トラッキングサーボの処理速度を向上させることが可能となる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、２つの信号の差動演算信号７０８を求める際に、ディスクトラック方向手前側で隣接する受光面７０４ｃと受光面７０４ｄの各ビームスポットを使用しているが、これに限定されるものではなく、トラッキングずれと方向が判別できるようにいずれの隣接する受光面のビームスポットから得られる２つの信号から差動演算信号７０８を求めるように構成することができる。
【０１２０】
光検出器３２０の受光面７０５も、実施の形態１と同様に、受光面７０５ａ〜７０５ｄの４つの受光面を有する４分割光検出器となっている。そして、ディスクトラック方向手前側で隣接する受光面７０５ｃと受光面７０５ｄの各ビームスポットから得られる各信号がそれぞれトラッキング制御部６０３のキャパシタ７３１，７３２によってＡＣカップリングされ、これによる各信号の交流成分の信号７０９，７１０のそれぞれがレベルコンパレータ７２３，７２４に入力され、レベルコンパレータ７２３，７２４から出力された信号７１１，７１２が位相比較回路７２５に入力される。そして、位相比較回路７２５から出力された信号７１３，７１４がそれぞれ積算回路７２６，７２７によって所定時間間隔で積算され、差動増幅回路７２８に入力される。そして、差動増幅回路７２８によって２つの対角和信号の位相差を示すＤＰＤ信号７１５が出力される。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、ＤＰＤ信号７１５を求める際に、ディスクトラック方向手前側で隣接する受光面７０５ｃと受光面７０５ｄの各ビームスポットを使用しているが、これに限定されるものではなく、トラッキングずれと方向が判別できるようにいずれの隣接する受光面のビームスポットから得られる２つの信号からＤＰＤ信号７１５を求めるように構成することができる。
【０１２２】
そして、実施の形態１と同様に、追尾サーボ実行中は、トラッキング制御部６０３は、システムコントローラ６０４から追尾サーボＯＮの指令を受けて、切替スイッチ７２９を差動増幅回路７２２側に切り替え、差動演算信号７０８を入力してトラッキングサーボを実行する。
【０１２３】
一方、追尾サーボを実行していない期間は、トラッキング制御部６０３は、システムコントローラ６０４から追尾サーボＯＦＦの指令を受けて、切替スイッチ７２９を位相比較回路７２５側に接続された差動増幅回路７２８側に切り替え、ＤＰＤ信号７１５を入力してＤＰＤ法によるトラッキングサーボを実行する。
【０１２４】
実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置によるフォーカシングサーボ、トラッキングサーボおよび追尾サーボの処理については、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置の各サーボと同様に行われる。
【０１２５】
このように実施の形態３にかかる光ディスク記録再生装置では、追尾サーボ実行中、追尾用のピット列２０３からの回折光２０７の反射光を受光した４分割された受光面の中で、隣接する２つの受光面から得られた各信号の差動演算信号を利用してトラッキングサーボを行っている。また、追尾サーボを実行していない期間は、アドレス用のピット列２０４からの回折光２０８の反射光を受光した４分割された受光面の中で、隣接する２つの受光面から得られた各信号から生成されたＤＰＤ信号を利用してトラッキングサーボを行っている。このため、４つの受光面のビームスポットのすべてを利用してトラッキング誤差信号を生成してトラッキングサーボを行う方式に比べて、信号処理の負担が軽減され、トラッキングサーボを高精度に行いながら、トラッキングサーボの速度を向上させることができる。
【０１２６】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスクの断面図である。
【図２】実施の形態１にかかるサーボ面の構造を示す模式図である。
【図３】実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。
【図４−１】空間光変調器による参照光と情報光の記録用の変調パターンを示す説明図である。
【図４−２】空間光変調器による参照光と情報光の再生用の変調パターンを示す説明図である。
【図５−１】回折格子の斜視図である。
【図５−２】回折格子の溝深さに対する各次数の回折光の回折効率を示す説明図である。
【図６】実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構を主体的に示した構成図である。
【図７】光検出器の受光面の構成、各受光面上のビームスポット配置および受光した各反射光からトラッキング誤差信号および追尾信号生成の信号回路を示す模式図である。
【図８−１】追尾用のピット列２０３へ照射したサーボ用レーザ光の回折光２０５の反射光から得られる信号の状態を示す説明図である。
【図８−２】追尾用のピット列２０３へ照射したサーボ用レーザ光の回折光２０５の反射光から得られる信号の状態を示す説明図である。
【図９】ＤＰＤ信号生成時の各種信号の状態を示す説明図である。
【図１０】回折光が追尾用のピット列のピット端部を照射した場合における照射位置と、回折光の反射光の光検出器で受光したビームスポットの光強度分布を示す説明図である。
【図１１】差動演算信号を使用した場合の追尾サーボ実行中のトラッキング誤差信号を示す説明図である。
【図１２−１】追尾アクチュエータによる照射光のホログラフィック光ディスク照射位置の移動方式について説明するための模式図である。
【図１２−２】追尾アクチュエータによる照射光のホログラフィック光ディスク照射位置の他の移動方式について説明するための模式図である。
【図１３】実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置によるホログラム記録再生処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置によるホログラム記録動作とサーボ用照射光の回折光の照射位置との関係を示す説明図である。
【図１５】追尾用のピット列とホログラム記録媒体層に記録されたホログラムの位置関係を示す模式図である。
【図１６】実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。
【図１７】実施の形態２における光検出器の受光面の構成、各受光面上のビームスポット配置および受光した各反射光からトラッキング誤差信号および追尾信号生成の信号回路を示す模式図である。
【図１８】対物レンズの出射パワーに対する許容可能なディスク回転数の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０１  基板
１０２  サーボ面
１０３  ギャップ層
１０４  ホログラム記録媒体層
２０２  鏡面部
２０３，２０４  ピット列
２０６      記録再生用照射光
２０７，２０８  回折光
３０１  半導体レーザ
３０２  コリメータレンズ
３０３  外部共振器用回折格子
３０４，１６０４  空間光変調器
３０５  空間フィルタ
３０６，３１７，３２４  ビームスプリッタ
３０７  偏光ビームスプリッタ
３０８  １／４波長板
３０９  立ち上げミラー
３１０  対物レンズ
３１１，３１６  回折格子
３１２  アクチュエータ
３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃ  集光レンズ
３１６  回折格子
３１８  シリンドリカルレンズ
３１９，３２０  光検出器
３２５  ミラー
３２７ａ〜３２７ｃ  空間フィルタ
３３０  ホログラフィック光ディスク
６０２  フォーカシング制御部
６０３  トラッキング制御部
６０５  スピンドル制御回路
６１０，１７１０  追尾制御部
６１１  ＡＣカップリング（キャパシタ）
６１２  増幅器
６１４  位相補償回路
６２０  スピンドルモータ
７０１，７０２，７０３  ビームスポット
７０４，７０４ａ〜７０４ｄ，７０５，７０５ａ〜７０５ｄ  受光面
７０８  差動演算信号
７１５  ＤＰＤ信号
７２２，７２８  差動増幅回路
７２３，７２４  レベルコンパレータ
７２５  位相比較回路
７２６，７２７  積算回路
７２９  切替スイッチ
１２０９  ガルバノミラー
１５０２  ピット端部
１７２１，１７２２，１７２３  加算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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